ZnO薄膜的光电性能及应用
ZnO薄膜
喷雾热分解（Spray Pyrolysis）是由制备太阳能透明 电极而发展起来的一种方法。由于用溅射法产生的离子能 量高，在制备大面积电极时容易损伤衬底，所以喷雾热分 解法得以发展。喷雾热分解是利用喷雾热分解装置将醋酸 锌的水溶液或有机溶液喷雾沉积于基片上，并在高温下分 解形成 ZnO 薄膜的工艺。
3，ZnO 薄膜在太阳能电池方面的应用
ZnO 薄膜尤其是 AZO（ZnO：Al）膜，具有优异的 透明导电性能，在可见光波长范围内的透射率可达 90% 以上，可与 ITO（In2O3：SnO2）膜相比。而且，相对于 ITO 膜，AZO 膜具有无毒，无污染，原料丰富，价格便宜， 稳定性高（特别是在氢等离子体中），正逐步成为 ITO 薄 膜的替代材料，在显示器和太阳能等领域得到应用。目前， ZnO 薄膜主要是作为透明电极和窗口材料用于太阳能电池， 而且 ZnO 受到高能粒子辐射损伤较小，因此特别适合于 太空中使用。
ZnO 薄膜具有良好的透明导电性、压电性、光电性、 气敏性、压敏性、且易于与多种半导体材料实现集成化。 由于这些优异的性质，使其具有广泛的用途和许多潜在用 途，如表面声波器件、平面光波导，透明电极，紫外光探 测器、压电器件、压敏器件、紫外发光器件、气敏传感器 等
ZnO 是一种Ⅱ－Ⅵ族氧化物材料，其稳定相的晶体结构为六角纤锌矿（Wurtzite） 结构，具有六方对称性。Zn 原子和 O 原子各自按六方密堆方式排列，每一个 Zn 原子位 于四个相邻的 O 原子所形成的四面体间隙中，但只占据其中半数的 O 四面体间隙，O 原 子的排列情况与 Zn 原子相同。两种六方密堆晶格在空间相互套构形成晶胞，其晶格点阵 示意图如图 1.1（b）所示。ZnO 的分子结构类型介于共价键与离子键之间，c 轴方向具 有很强的极性[7]。Zn 面和 O 面在（0001）方向按…ABABAB…方式密堆积而成，从而 形成两个不同的面（0001）和（0001），分别代表 Zn 极性面和 O 极性面，如图1.1（a） 所示，其物理化学特性差别很大。这种非对称中心结构，使ZnO 具有压电性。在室温下， 当压强达到 9 Gpa 左右，纤锌矿结构的 ZnO 转变为四方岩盐结构，近邻原子数由 4 增 加到 6，体积相应缩小 17%。这种高压相当外加压力消失时会保持在亚稳状态，不会立 即重新转变为六方纤锌矿结构
ZnO-ZnS复合薄膜的制备及光电性能研究
ZnO-ZnS复合薄膜的制备及光电性能研究ZnO/ZnS复合薄膜的制备及光电性能研究引言：随着纳米技术和光电材料的发展，复合薄膜材料在光电器件领域具有广泛的应用前景。
ZnO/ZnS复合薄膜作为一种新型的光电材料，在太阳能电池、光电探测器等领域展现出了良好的光电性能。
本文旨在研究ZnO/ZnS复合薄膜的制备方法以及其光电性能，并探讨其在光电器件中的应用前景。
制备方法：制备ZnO/ZnS复合薄膜的方法有多种，本研究选取了溶液法与刻蚀法相结合的方法进行制备。
首先，采用溶液法制备ZnO薄膜，将锌盐在有机溶剂中溶解并在基底上进行旋涂，形成ZnO 膜，然后将ZnO膜放入含有ZnS溶液的反应器中，在特定的气氛和温度下进行反应，使ZnS溶液在ZnO膜上析出形成ZnO/ZnS复合薄膜。
最后，对复合薄膜进行退火处理，以提高膜的结晶度和光电性能。
实验结果与讨论：通过扫描电子显微镜观察复合薄膜的形貌，发现ZnO/ZnS复合薄膜呈现出均匀致密的结构，表面光滑，并且具有较好的结晶性。
X射线衍射分析结果显示，复合薄膜的晶格结构为六方晶系，与ZnO和ZnS的晶格结构相吻合。
紫外-可见光谱表明，ZnO/ZnS复合薄膜在可见光范围内具有较高的透过率，并呈现出明显的吸收峰，显示出良好的光学特性。
此外，通过光电流-电压测试和光电转换效率测试发现，ZnO/ZnS复合薄膜在光电器件中具有较高的光电转换效率和稳定性。
应用前景：基于以上实验结果和分析，ZnO/ZnS复合薄膜具有良好的光电性能，可以广泛应用于太阳能电池、光电探测器等领域。
在太阳能电池中，ZnO/ZnS复合薄膜可用作阳极材料，具有高光电转换效率和较低的电荷复合速率。
在光电探测器中，ZnO/ZnS复合薄膜可用作光吸收层，具有高光吸收能力和较低的暗电流，能够实现高灵敏度的光电检测。
此外，由于制备方法简单、成本较低，ZnO/ZnS复合薄膜具有较高的工艺可行性和商业化前景。
结论：本研究成功制备了ZnO/ZnS复合薄膜，并对其光电性能进行了详细研究。
中国地质大学材料科学与化学工程学院
ZnO薄膜的制备及应用研究进展胡国华，陈建平（中国地质大学（武汉）材料科学与化学工程学院，武汉430074）摘要ZnO作为一种新型的宽禁带半导体材料，具有很好的化学稳定性和热稳定性,抗辐射损伤能力强，在光电器件、压电器件、表面声波器件等诸多领域有着很好的应用潜力。
本文主要介绍制备ZnO薄膜的技术和方法，并简要的介绍了ZnO薄膜的应用进展。
关键词ZnO薄膜；制备；应用０前言ZnO是一种新型的宽禁带化合物半导体材料，与GaN相比具有相近的晶格常数和禁带宽度，原料廉价易得，而且具有很高的熔点和激子束缚能，以及良好的机电耦合性和较低的电子诱生缺陷。
此外，ZnO薄膜的外延生长温度较低，有利于降低设备成本，抑制固相外扩散，提高薄膜质量，也易于实现掺杂。
ZnO薄膜所具有的这些优异特性，使其在表面声波器件、太阳能电池等诸多领域得到了广泛应用。
随着ZnO光泵浦紫外受激辐射的获得和n型掺杂的实现，ZnO薄膜作为一种新型的光电材料，在紫外探测器、发光二极管、激光二极管、紫外本发明公开了一种制备高质量氧化锌单晶薄膜的方法，其步骤为：对蓝宝石衬底表面进行预处理，修正和控制蓝宝石衬底的原子结构，以实现ZnO薄膜的单极性、单畴生长；然后采用三缓冲层法制备高质量ZnO薄膜，即首先利用蓝宝石氮化法在表面形成单极性AlN超薄层，然后依次沉积3~6nm的MgO岛状层及10~20nm左右的ZnO低温层，最后高温沉积ZnO外延层，实现失配应变的充分释放，得到原子级光滑的高质量ZnO薄膜。
我们提出的制备ZnO薄膜的三缓冲层法，是在公知的两步生长法上引入中间氮化层以及MgO三维岛状层，让由晶格大失配而引起的应变充分释放，从而克服了两步生长法制备ZnO薄膜时，薄膜应变无法完全消除的缺陷。
上述薄膜的RMS粗糙度都在1nm以下，完全满足制作高性能光电子器件的要求。
光探测器、透明电极气敏传感器以及光波导等有着广泛的应用前景[1]。
ZnO晶体为六方纤锌矿结构,六方晶系，空间群为P63m，晶格常数a=0.3246nm、c=0.5203nm[2]，图1和图2是根据文献[2]用Atoms61程序画的结构图。
溶胶—凝胶法制备ZnO薄膜
溶胶—凝胶法制备ZnO薄膜一、本文概述本文旨在探讨溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜的工艺及其相关特性。
ZnO薄膜作为一种重要的半导体材料，在光电子器件、太阳能电池、气体传感器等领域具有广泛的应用前景。
溶胶-凝胶法作为一种制备薄膜材料的常用技术，具有工艺简单、成本低廉、易于控制等优点，因此受到广大研究者的关注。
本文将首先介绍溶胶-凝胶法的基本原理和步骤，然后详细阐述制备ZnO薄膜的具体过程，包括前驱体溶液的配制、溶胶的制备、凝胶的形成以及薄膜的成膜过程。
接着，我们将讨论制备过程中可能影响薄膜性能的因素，如溶胶浓度、凝胶温度、退火条件等，并通过实验验证这些因素的影响。
我们将对制备得到的ZnO薄膜进行表征和分析，包括其结构、形貌、光学性能和电学性能等方面。
通过对比不同制备条件下的薄膜性能，优化制备工艺参数，为实际应用提供指导。
本文的研究结果有望为ZnO薄膜的制备和应用提供有益的参考。
二、溶胶—凝胶法原理溶胶-凝胶法（Sol-Gel）是一种湿化学方法，用于制备无机材料，特别是氧化物薄膜。
该方法基于溶液中的化学反应，通过控制溶液中的化学反应条件，使溶液中的物质发生水解和缩聚反应，从而生成稳定的溶胶。
随着反应的进行，溶胶中的颗粒逐渐增大并相互连接，形成三维网络结构，最终转化为凝胶。
在制备ZnO薄膜的溶胶-凝胶法中，通常使用的起始原料是锌的盐类（如硝酸锌、醋酸锌等）和溶剂（如乙醇、水等）。
锌盐在溶剂中溶解形成溶液，然后通过加入水或其他催化剂引发水解反应。
水解产生的锌离子与溶剂中的羟基（OH-）结合，形成氢氧化锌（Zn(OH)2）的胶体颗粒。
这些胶体颗粒在溶液中均匀分散，形成溶胶。
随着反应的进行，溶胶中的氢氧化锌颗粒逐渐长大，并通过缩聚反应相互连接，形成三维的凝胶网络。
凝胶网络中的空隙被溶剂填充，形成湿凝胶。
湿凝胶经过陈化、干燥和热处理等步骤，去除溶剂和有机残留物，同时促进ZnO晶体的生长和结晶，最终得到ZnO薄膜。
ZnO薄膜的制备与性能研究
ZnO薄膜的制备与性能研究ZnO是众所周知的一种半导体材料，近年来，它的应用领域不断扩大，包括光电技术、传感器技术、气敏技术、生物技术等领域。
其具有较高的透明度、电阻率、热稳定性和高电子迁移率等优异特性，使得其在各个领域中拥有巨大市场前景。
在这些应用中，ZnO薄膜则是ZnO材料的重要组件之一。
本文主要探讨ZnO 薄膜的制备及其性能研究。
一、ZnO薄膜制备方法1.溶胶-凝胶法ZnO薄膜制备的一种常见方法为溶胶-凝胶法。
该方法主要涉及将预先制备好的ZnO溶胶放置于合适的基底上，然后通过热退火的方式完成ZnO薄膜的制备。
使用该方法，可以获得良好的薄膜质量和较大的薄膜面积，同时可以随意控制薄膜厚度。
2.物理气相沉积法物理气相沉积法是ZnO薄膜制备中最常用的方法之一。
其主要通过采用物理气相沉积设备将高温气体通入反应室，然后将蒸汽通过传输管道沉积在基底上完成ZnO薄膜的制备。
该方法具有制备ZnO晶体中空气杂质较少、晶粒精细等显著的优点。
3.MBE法MBE法是利用分子束外延设备在超高真空环境下生长晶体的方法。
该方法制备的ZnO薄膜具有非常高的晶体质量。
然而，需要难以实现的极限条件，如超高真空环境和较高的晶体表面温度。
二、ZnO薄膜性能研究1.光电性能ZnO薄膜是光学和电学交叉的半导体薄膜。
关于ZnO薄膜的光学性能，已有许多研究。
例如，有研究人员证实了ZnO条纹薄膜在光学上具有比等宽薄膜更高的透射比，这是由于条纹薄膜的形态依赖性的折射率引起的。
此外，ZnO薄膜具有优越的光电转换性能，可用于太阳能电池、传感器等领域。
2.气敏性能ZnO薄膜的气敏性能是其另一个重要的应用领域，具有广泛的市场前景。
研究表明，ZnO薄膜的气敏性能受到薄膜厚度、沉积温度和掺杂类型等多个因素的影响。
例如，掺杂ZnO薄膜的气敏性能不仅可以提高灵敏度，还可以增加电阻率等方面的特性。
3.化学性质关于ZnO薄膜的化学性质，研究人员通常需要从其表面性质、表面反应等多个方面进行分析。
ZnO薄膜的气敏和光电性能的研究进展
一
热 解 法 制 各 了 ＺＳ Ｏ 合 氧 化 物 。对 于 Ｈ 灵 敏 度 可 达 到 ｎｎ 复 Ｓ
５． ０ ３０ ；对 于 乙醇 ，经 ７０ ０ ￣ 烧 的样 品灵敏 度 最 高 为４ ．ｏ Ｃ煅 ７０ ，
经 ６０ ０ ℃煅 烧 的样 品 的最 佳 工 作 温 度 都 为 ２ ５ ， ６０ ０ ，８ ０ ２℃ ０ ℃ 煅烧 材 料 的灵 敏 度 略 高 于 ７０Ｃ煅烧 的材 料 ，８０Ｃ煅 烧样 品 ０￣ ０￣ 的灵 敏 度 明显 低 于 ６０Ｃ ７０Ｃ 烧 的材 料 。 ０ ￣及 ０ ￣煅 桂 阳海 等 人 选 用 Ｈ０ 纳 米 ｚ 粉 进 行 两 步 氧 化 ，制 备 ，， 对 ｎ 出 形 貌 不 同 的纳 米 Ｚ Ｏ 料 ，对 苯 、 甲苯 、二 甲苯 灵 敏 度 最 ｎ材 高 ，在 ３０ 时 ， 其 灵 敏 度 分 别 达 到 ９ ９ １ ． ， ｌ 。经 研 ２℃ ． ， １８ ３ 究 表 明 其 气 敏 机 理 为 ： ｃ ｌ Ｏ ６０＋ Ｈ０ １ ｅ； ＋ ５ 。 Ｃ ３ ， ５ 一 Ｈ ＝ ＋
锌锡 的复合物 Ｚ ＳＯ是一种 良好 的气 敏材料 ，可 以用 ｎｎ
化 学 或 物 理 的 方 法 来 制 备 ， ＺＳ Ｏ 敏 性 能 较 纯 ＺＯ Ｓ 优 ｎｎ ３ 气 ｎ、
氧化锌与氧化锡
氧化锌与氧化锡氧化锌(ZnO)薄膜的性能分析(1)来源:兰州物理研究所表面工程技术国家级重点实验室编辑:赵印中ZnO具有熔点高、制备简单、沉积温度低和较低的电子诱生缺陷等优点。
硅基生长的ZnO 薄膜有希望将光电子器件制作与传统的硅平面工艺相兼容。
另外，在透明导电膜的研究方面，掺铝ZnO 膜(ZAO)也有同ITO 膜可比拟的光学电学性质，可在光电显示领域用来作为透明电极。
ZnO薄膜的高电阻率与单一的C 轴结晶择优取向决定了它具有良好的压电常数与机电耦合系数，可用作各种压电、压光、电声与声光器件。
具有中等大小电阻率的ZnO 薄膜是一种n 型半导体，其与一种适宜的p型半导体相结合可以在太阳能光电转换领域中作为一种异质结。
因具有电阻率随表面吸附的气体浓度变化的特点，ZnO 薄膜还可用来制作表面型气敏元件。
通过掺入不同元素，可应用于还原性酸性气体、可燃性气体、CH 族气体探测器、报警器等。
此外，它还在蓝光调制器、低损失率光波导、液晶显示、光催化、电子摄影机、热反射窗等领域具有潜在应用。
1、氧化锌(ZnO)薄膜的光学性能ZnO 薄膜在可见光范围内光透射率高达90%，可以用作优质的太阳电池透明电极，然而它在紫外（UV）和红外（IR）光谱范围内透射率都比较低，这一性质被用作相应光谱区的阻挡层。
图3 是沉积ZnO 薄膜的样品与其基材石英玻璃片透射率的比较，内插图为400-750 nm 的可见光范围的结果比较。
可以看出，在410~750 nm 的区间内，沉积ZnO 薄膜的样品，其透射率均大于石英的透射率，最大可提高2.3%。
由此可知制备出的ZnO 薄膜已经在一定程度上起到了增透膜的效果，这一结果有望在太阳能电池中得到应用。
图4 是Al掺杂ZnO（ZAO）薄膜作为透明导电膜的透射光谱和红外反射谱。
作为透明导电薄膜的一个显著特性是在红外段的高反射率，能反射大部分的热辐射能量。
将其应用于电子器件中，可避免电子器件吸收太多能量而造成升温过快、过高，影响使用效果。
ZnO薄膜的制备及其光学性质的研究
山东建筑大学硕士学位论文
关键词：ＺｎＯ薄膜，射频磁控溅射，光波导，Ｘ一射线衍射，ｃ轴取向
山东建筑大学硕士学位论文
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＺｎＯ Ｆｉｌｍｓ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ（ＺｎＯ）ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ＩＩ－ＩＶ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｗｉｔｈ ａ ｗｉｄｅ ｄｉｒｅｃｔ ｂａｎｄ ｇａｐ ｏｆ ３．３ｅＶ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ａ ｌａｒｇｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｂｉｎｄｉｎｇ ｅｎｅｒｙ ｏｆ ６０ｍｅＶ．ＺｎＯ ｆｉｌｍｓ ｈａｖｅ ｍａｎｙ ｒｅａｌｉｚｅｄ ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｍａｎｙ ｆｉｅｌｄｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ，ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ，ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｇａｓ ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ ｐｌａｎａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ，ｅｔｃ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈ ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｉｎ ｓｈｏｒｔ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅｓ，
ZnO在国防工业中的应用
ZnO在国防工业中的应用纳米氧化锌具有很强的吸收红外线的能力，吸收率和热容的比值大，可应用于红外线检测器和红外线传感器；纳米氧化锌还具有质量轻、颜色浅、吸波能力强等特点，能有效的吸收雷达波，并进行衰减，应用于新型的吸波隐身材料；1、纳米ZnO在隐身材料方面的应用隐身材料的质量大小直接影响武器装备的有效载荷量、机动性以及速度等性能，因此，隐身材料正向“薄、轻、宽、强”的方向发展。
纳米材料因其具有极好的吸波特性，同时具备了厚度薄、质量轻、频带宽、适应性强等特点，如氮化硅、碳化硅、氧化铅、氧化锌对红外光、雷达波具有宽频谱的吸收能力, 可用于飞机、航天器、卫星、导弹和雷达隐身，美、俄、法、德、日等世界军事发达国家都把纳米材料作为新一代隐身材料加以研究和探索。
美国研制出的“超黑粉”纳米吸波材料，对雷达波的吸收率大于99%。
法国研制出一种宽频微波吸收涂层，这种涂层由粘合剂和纳米级微填充材料组成，这种由多层薄膜叠和而成的结构具有很好的磁导率和红外辐射率，在较宽的频带内有效。
目前，世界军事发达国家正在研究覆盖厘米波、毫米波、红外、可见光等波段的纳米复合材料。
对于红外隐身涂层，颜料的发射率是影响其隐身性能的一个关键参量，尤其是在大气窗口之一的8~1 4μm波段【1】。
中远红外波段的红外隐身常采用以下方法：1 )采用低发射率涂层。
中远红外的伪装涂层通常采用低发射率涂层，以弥补目标与环境的温度差( 即辐射差别)，如采用ZnO，在常温至8 0 0℃之间其ε=0.1 1。
美国防部材料研究所的研究指出：在8～1 4μm 波段有三种低发射率涂层：①涂料，微粒包括半导体、金属氧化物、黑色颜料，粘合剂可用烯基聚合物、丙烯酸、氨基甲酸乙脂等，如把铝碎屑加在涂料中，发射率为 0.1 5左右，还可进一步降低。
②半导体膜(ε<0.0 5 ) 。
③类金刚石碳膜(ε=0.1～0.2 )，英RSRE在铝薄板上镀一层1μm 的碳，形成硬如金刚石的涂层(DHC)，另外，两层染色聚乙烯中间放一层蒸发铝薄片，压叠后发射率为 0.2；人员的热屏蔽，也可采用低发射率的织物外套【2】。
ZnO掺杂ITO薄膜光电性能及其与p-GaN欧姆接触性能研究的开题报告
ZnO掺杂ITO薄膜光电性能及其与p-GaN欧姆接触性能研究的开题报告题目：ZnO掺杂ITO薄膜光电性能及其与p-GaN欧姆接触性能研究研究背景：ITO (Indium Tin Oxide) 是一种广泛应用于电子器件领域的透明导电材料。
它在光电转换、平面显示等领域有着广泛的应用。
由于 indium 与tin 元素的成本相对较高，所以近年来研究人员开始关注用其他材料代替ITO 的研究。
其中，ZnO (Zinc Oxide) 作为一种广泛应用的透明导电材料，具有价格低廉、稳定性好等优点，成为了 ITO 替代品研究的热门材料之一。
p-GaN (p-type Gallium Nitride) 是一种重要的半导体材料，在LED、激光器等方面有着重要的应用。
而其与其他材料的界面性质的研究，对于器件性能的提升有着重要的作用。
因此，在此背景下，本文选择了 ZnO 掺杂 ITO 作为研究对象，探究其光电性能，并研究其与 p-GaN 的欧姆接触性能，以期为相关器件的研究提供参考和理论指导。
研究内容及实验设计：1. ZnO 掺杂 ITO 薄膜制备：通过热蒸发法制备掺杂不同浓度 ZnO的 ITO 薄膜，研究其不同掺杂浓度下的透明度、电阻率等光电性能。
2. 制备 p-GaN 样品：使用金属有机化学气相沉积法制备 p-GaN 样品。
3. 测试 ZnO 掺杂 ITO 薄膜与 p-GaN 的接触性能：使用 IV 曲线测试仪测量 ZnO 掺杂 ITO 薄膜与 p-GaN 的接触电阻、接触电流等数据，研究其欧姆接触性能。
预期成果及意义：本研究将探究 ZnO 掺杂 ITO 薄膜的光电性能及其与 p-GaN 的欧姆接触性能，为相关器件的研究提供参考和理论指导。
同时，本研究还可进一步拓展 ZnO 掺杂 ITO 的应用领域，为 ITO 替代品的研究提供新思路。
ZnO薄膜
ZnO薄膜的结构性质及其制备邵丽琴摘要:氧化锌(ZnO)是一种直接带隙宽禁带(3.37eV)II-VI族化合物半导体材料，具有较大的激子束缚能(60meV)，具有优良的压电、光电、气敏、压敏等性质的材料，在透明导体、发光元件、太阳能电池窗口材料、光波导器、单色场发射显示器材料、表面声波元件以及低压压敏电阻器等方面具有广泛的用途。
ZnO薄膜的制备方法多样，各具优缺点。
本文综述了ZnO 薄膜的制备及性质特征，并对其发展趋势及前景进行了探讨。
关键词：ZnO薄膜；制备；性质；发展前景一、引言近年来，新一代的宽带隙半导体材料ZnO吸引了人们的目光。
ZnO是II—VI族直接带隙半导体，室温禁带宽度为3.37 eV[1]。
特别是由于ZnO具有较高的激子结合能(约60 meV[2])，它比室温热离化能(26meV)大得多，理论上和实验都证实了ZnO在室温甚至更高温度下实现紫外发光和受激辐射[3,4]，因此ZnO被认为是制备短波长发光和激光二极管、探测器等光电子器件的理想候选半导体材料。
ZnO作为一种新型的光电材料，在光波导、半导体紫外激光器、发光器件，压电传感器及透明电极等方面应用广泛。
本文综述了ZnO薄膜各种不同的制备方法及发光的研究现状并指明了今后的研究方向。
二、ZnO的结构和性质1.1 结构ZnO有三种晶体结构，分别是立方NaCl，闪锌矿和六角纤锌矿构，如图1所示，在常温常压下，ZnO的热稳定相为六方纤锌矿结构[5]，具有六方对称性。
纤锌矿ZnO的晶格常数是a=3.2498 Å，C=5.2066 Å。
在C轴方向上，Zn原子与02原子的间距为0.196nm，在其他三个方向上为0.198nm。
ZnO的结构可简单地描述为由Zn原子面和O原子面沿C轴交替排列而成，其中Zn和O原子为相互四面体配位，从而Zn和0在位置上是等价的。
这种排列导致ZnO具有一个Zn极化面和一个O极化面，这种C面的极化分布使得两个面具有不同的性质，导致该结构缺乏对称中心。
ZnO应用情况
ZnO纳米结构的实际应用
染料敏化ZnO纳米线阵列太阳能电池 纳米尺寸效应发光之LED、OLED 纳米表面性质应用之OLED等器件 电极、空穴 注入层、传输层、缓冲层等
红外反射膜 选择投射莫 气敏元件
电炉、干燥箱观察窗
太阳光聚热器
ZnO半导体器件
ZnO-LED
–
MIS结构、异质结结构、同质结结构、PIN结构、 多量子阱结构 多为PV型，常规MSM结构
紫外光电探测器
–
紫外激光器 ZnO基TFT（IGZO TFT） ZnO压电、气敏、压敏器件等
ZnO的纳米结构
Wurtzite ZnO: spontaneous polarization
ZnO的能带结构
ZnO 直接带隙 宽禁带3.37eV 由于六方纤锌矿结构对称性 较低，ZnO能带较复杂。其 价带导带的能隙有O-2p,Zn4s态决定 对ZnO能带的深入研究最早 是Thomas，后来Shindo和 Lambrecht等人作了进一步研 究之后，人们对ZnO的能带 结构做了更深入的探索，为 ZnO能带工程打下良好基础。
ZnO透明导电膜的应用
LCD，ELD，ECD，PHD
OPB 摄像元件 图像传感器 遮光玻璃 输入画面用开关，接触式面板，触摸屏 防静电膜 电磁波屏蔽
透明电极
电学 方面 的应 用
仪表窗口
防雾防霜玻璃：汽车，飞机挡风玻璃，相机，滑雪眼镜
面发热膜
光学 方面 的应 用
ZnO薄膜材料制备技术及其应用领域研究
ZnO薄膜材料制备技术及其应用领域研究【摘要】近几年，ZnO作为宽禁带半导体受到人们越来越多的重视。
和目前最成功的宽禁带半导体材料GaN相比，ZnO具有很多优点。
本文综述了ZnO 薄膜的制备的主要方法及其优缺点。
并深入探讨了ZnO薄膜材料的应用及其发展前景。
【关键词】ZnO薄膜；应用；微电子近几年，由于短波长激光二极管LD 激光器的前景，人们对宽禁带半导体的研究产生了极大的兴趣。
目前已经制造出GaN和ZnSe基的蓝光发光二极管和激光器。
蓝色发光器件的研制成功，使得全色显示成为可能，而且可以制作出高亮度和高效率的白光发射器件。
本文系统综述了ZnO 薄膜的制备的主要方法及其优缺点。
并探讨ZnO薄膜材料的应用前景。
１ZnO薄膜的制备技术1.1磁控溅射磁控溅射是建立在气体辉光放电基础上的一种薄膜制备技术。
磁控溅射按工作电源可分为直流(DC)磁控溅射和射频(RF)溅射两种。
直流磁控溅射一般以金属Zn为靶材，以Ar和O2的混合气体为溅射气氛。
射频磁控溅射一般用晶体作为射频振荡器，射频频率一般在5～30MHz之间，溅射用的靶材一般为粉末烧结的陶瓷ZnO，为保证化学计量比，一般在溅射气氛中掺入一定比率的O2。
溅射气氛有氩氧混合气和纯氧两种。
在溅射过程中，辉光放电产生的正离子经电场加速，轰击阴极靶材，通过动量交换，将靶材以原子、离子和二次电子等形式剥离。
辉光放电可以通过调节合适的气氛达到自持。
1.2离子束溅射和电子束蒸发高能离子从离子枪喷射到陶瓷靶上，离子与靶材粒子作动量交换，靶材原子被轰出靶面，溅射粒子在加热的衬底表面与氧气反应，形成薄膜[1]。
在溅射系统上装上反射高能电子衍射装置(RHEED)，可以对薄膜生长进行原位监测。
电子束蒸发与离子溅射的原理基本一致，只是电子蒸发时，入射到靶面的是电子束。
1.3脉冲激光沉积(PLD)脉冲激光沉积技术(PLD)的使用可以追溯到20多年前，瞬间蒸发的等离子体有充足的动能，在相对较低的衬底温度下能够沉积高质量的ZnO薄膜，薄膜组分也能够精确控制；而且非接触加热，无污染，适宜于超高真空下制取高纯薄膜。
ZnO材料的性质及其薄膜研究现状
ZnO材料的性质及其薄膜研究现状【摘要】近几年，ZnO作为宽禁带半导体受到人們越来越多的重视。
和目前最成功的宽禁带半导体材料GaN相比，ZnO具有很多优点。
本文综述了ZnO材料的主要性质，并深入探讨了ZnO薄膜的研究现状。
【关键词】ZnO薄膜;应用近几年，由于短波长激光二极管LD激光器在信息领域具有很大的应用前景，人们对宽禁带半导体的研究产生了极大的兴趣。
目前已经制造出GaN和ZnSe基的蓝光发光二极管和激光器。
蓝色发光器件的研制成功，使得全色显示成为可能，而且可以制作出高亮度和高效率的白光发射器件。
用GaN制造的蓝光激光器可代替GaA红外激光器，使光盘的光信息存储密度大大提高，这将极大的推动信息技术的发展。
但这些蓝光材料也有明显的不足，ZnSe激光器在受激发射时容易因温度升高而造成缺陷的大量增殖，所以寿命很短，而GaN材料的制备需要昂贵的设备，缺少合适的衬底材料，薄膜需要在高温下生长，难度较大，找到性质与之相近的发光材料，并克服GaN材料的不足，这个工作具有十分重要的意义。
ZnO材料无论是在晶格结构，晶格常数还是在禁带宽度上都与GaN很相似，对衬底没有苛刻的要求而且很容易成膜。
同时ZnO材料在室温下具有高的激子束缚能约60meV，在室温下激子不会被电离可以获得有效地激子发射。
这将大大降低室温下的激射域值。
目前国内外关于ZnO材料的研究正蓬勃发展，覆盖面十分广阔。
本文综述了ZnO材料的主要性质，并深入探讨了ZnO薄膜的研究现状。
一、ZnO的性质1、ZnO薄膜的光电性质ZnO是一种宽禁带的n型半导体材料，具有优良的光电性质。
其光电性质与化学组成、能带结构、氧空位数量及结晶程度密切相关[1]。
在适当的制备条件及掺杂下，ZnO薄膜表现出很好的低阻特征。
B.Joeph等人[2]利用化学喷雾沉积法在沉积温度为450℃及真空煅烧的条件下，制得厚度为175nm的未掺杂ZnO薄膜的电阻率仅为3某10-3Ωm，而T.Schuler等以ol-gel法制备的厚度为174nm的掺Al等杂质的ZnO的电阻率也仅为5某10-3Ωm。
Zno和Zns光学薄膜性能的研究对比重点内容
一.本课题的意义锌基Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体是一类重要的直接宽带隙半导体，ZnO和ZnS是其中的代表。
氧化锌的禁带宽度为3.37eV，硫化锌的禁带宽度则可达3.7eV。
与其它重要的宽带隙半导体（如氮化稼25meV）相比，它们具有较大的激子束缚能（ZnO~60meV，ZnS~38meV），远高于室温下的热能（26meV），是制作紫外/蓝光发光器件的理想材料[1]。
ZnO易于制成各种形貌的纳米结构，尤其是一维纳米结构，如纳米棒、纳米带、纳米管、纳米线和纳米弹簧等。
在薄膜晶体管的制作中，ZnO也有很好的应用。
同时，通过控制掺杂水平，可以使ZnO的电学性质实现从绝缘体到n型半导体到导体的转变而保持器光学透过性不变，使得ZnO非常适合做平板显示器或太阳电池的透明电极[2]。
另外，ZnO还是一种极有前途的自选电子器件候选材料。
ZnS是人们最早发现的半导体材料之一。
因其带隙宽、化学稳定性好、无毒环保、成本低等特点，硫化锌在光催化、光敏电阻、电/光致发光、非线性光学器件、传感器及注入激光中有着广泛应用。
它在可见光到远红外波段有着优良的透过性，加之其良好的化学、热血稳定性，使得ZnS成为光学窗口的首选材料之一。
随着技术的突破，ZnO和ZnS在光电器件、大功率、高温电子器件等方面展现出越来越巨大的潜力，成为新型光显示、光存储、光照明、激光打印、光探测器件以及医疗和军事等领域应用中的关键材料，因此研究ZnO和ZnS光学薄膜性能具有重要的实践意义和研究价值。
二.国内外状况早在上世纪六十年代，ZnO材料就已被观察到具有紫外受激辐射现象，到1996年ZnO 微晶薄膜获得了紫外激光的输出，ZnO才又重新引起了人们的注意。
1997年，美国《科学》杂志发表了题为“Will UV Laser Beat the Blues？”文章，称ZnO薄膜紫外发光发射研究见是一项伟大的工程[3]。
ZnO薄膜在发光领域的应用研究得到了广泛的重视，浙江大学季振国等人在石英玻璃衬底上制备出C轴择优生长取向的ZnO薄膜中科大在ZnO外延层和衬底上生长Zn缓冲层，获得了择优取向的ZnO薄膜，山东大学制备出了具有快速紫外光响应的六角密排结构的ZnO薄膜[4]。
ZnO薄膜的光电性能及应用
ZnO薄膜简的介光电性质
ZnO高熔点的物理特性，具 有很好的热化学稳定（1975℃）。 ZnO薄膜可在低于600℃下获得， 有利于降低设备成本，可大大减 少高温制备条件下产生的缺陷， 提高薄膜质量。
ZnO是至今为止Ⅱ-Ⅵ族半导体 材料中最硬的一种，机械性能优 良。
ZnO薄膜简的介光电性质
极性较强的半导体材料，由于导带自由电子和价带 自由空穴之间的库仑作用，使它们束缚在一起构成激子， 在半导体材料可以自由移动的叫做自由激子。由于电子的 有效质量小于空穴的有效质量，自由激子的结构中，电子 围绕空穴旋转，与氢原子类似。
OOLOPPELBBDE，、D复等合
电致发光 光致发光
阳极 阴极
增加光吸 增加光出
ZnO薄膜简介
极性较强的半导体材料，由于导带自由电子和价带 自由空穴之间的库仑作用，使它们束缚在一起构成激子， 在半导体材料可以自由移动的叫做自由激子。由于电子的 有效质量小于空穴的有效质量，自由激子的结构中，电子 围绕空穴旋转，与氢原子类似。
ZnO薄膜在各种温度下的沉积和退火
光电性质的影响因素
结论：
1.退火处理可以改善ZnO膜的形貌，从AFM和SEM图像显而易 见。氧化锌薄膜在可见波长范围内有高达85％的光透射。 2. XRD结果表明该膜是（002），（101）和（102）方向的优先 取向的多晶，但是退火温度增加到400℃以上，（002）方向更显 着。因为退火处理的ZnO薄膜显示出良好的结构和光学性能 是因为其具有更光滑的表面。 3.基于结果，可以得出结论ZnO薄膜适用于太阳能电池应用，在 退火时应该将带隙调节到合适的值。 4 .除180℃沉积温度下制备的样品以外，其他温度下制备的ZnO 薄膜在可见光区域的透过率均接近甚至高于80％ 。
射频磁控溅射法生长p型氧化锌(ZnO)薄膜及特性研究
射频磁控溅射法生长p型氧化锌（ZnO）薄膜及特性研究王鹏ZnO是一种II－VI族直接宽带隙半导体材料，室温下禁带宽度为3.37eV，拥有较高的激子束缚能（～60meV）。
是制造蓝光、紫光甚至紫外光发光器件的理想材料。
最近，ZnO薄膜的p型掺杂成为研究的热点。
目前，p型ZnO虽已有大量的报道，但是其重复性和性能还不理想。
而且，受主杂质在ZnO中的形成机理还不清楚。
这些都制约着ZnO基短波长光电器件的实现。
本工作采用射频磁控溅射方法，以五氧化二磷（P2O5）粉末作为磷源按一定比例与ZnO粉末混合制成溅射靶材，在Si（111）衬底上溅射生长磷（P）掺杂的ZnO薄膜材料。
研究了在750℃原位退火处理过程中，不同的氧气压强对样品的电学特性的影响。
室温下的霍尔测试表明：样品在没有氧气的情况下进行退火处理后，表现为n型导电类型，电子浓度为～1017cm-3。
当氧气作为退火气氛，压强在1.3×10-3～3.9×10-3Pa时，样品转变为p型导电类型。
空穴浓度为1016～1017cm-3，载流子迁移率为4～13cm2/Vs。
当退火过程中采用更高的氧气压强时（5.2×10-3、6.5×10-3Pa），样品的导电类型又转变为n型。
并且电子浓度随着氧气压强的增强而升高。
我们的实验结果表明：原位退火过程中是否通入氧气，以及氧气的压强大小对P掺杂的ZnO薄膜的导电性有重要的影响。
在退火温度一定的情况下，一定压强范围内的氧气作为退火气氛能够实现ZnO薄膜的p型掺杂。
另外，我们还对P杂质在ZnO中的存在状态进行了简单的讨论。
认为P在ZnO中有可能存在P Zn（施主）和P O（受主）两种状态，其导电类型是这两种杂质竞争作用的结果，并且退火过程中氧气的多少对这两种杂质的多少有重要影响。
由于衬底为n型的Si，与p型ZnO薄膜形成了异质p-n结结构。
于是我们测量了该结构的I-V特性。
结果表现具有明显的整流特性。
ZnO掺杂
ZnO为II-VI族化合物半导体材料，具有压电、热电、气敏、光电等多种性能，在许多领域都有广泛的应用。
近年来ZnO在光电领域的应用引起了人们的很大关注，这是由于ZnO 在室温下禁带宽度为3.37eV，可以用来制备蓝光或紫外发光二极管（LEDs）和激光器（LDs）等光电器件。
尤其是ZnO具有较高的激子束缚能（60meV），大于GaN的24meV，完全有可能在室温下实现有效的激子发射，因此在光电领域具有极大的发展潜力。
ZnO在光电领域的应用依赖于高质量的n型和p型薄膜的制备。
目前人们通过掺杂己经获得了具有较好电学性能的n型ZnO。
然而本征ZnO在内部容易产生各种施主型缺陷，发生自补偿作用使得p 型ZnO薄膜难以制备，这种情况很大程度上限制了ZnO薄膜在光电器件方面的发展。
因此如何进行掺杂获得高质量的p型ZnO薄膜一直是ZnO研究领域的难点和热点，尽管近几年科研人员制备出了p-ZnO薄膜，但大都存在着一些问题，高载流子浓度、低电阻、电学性能稳定的p-ZnO薄膜的制备问题依然困扰着ZnO材料的发展。
如何通过理论和实验找到合适的受主杂质实现高质量的p型掺杂将对ZnO的实际应用起到极大的推动作用。
p型ZnO薄膜难以制备的原因主要是由于ZnO存在诸多的本征施主缺陷而导致的自补偿效应。
ZnO的本征点缺陷一般有6 种形态：氧空位VO、锌空位VZn、反位氧OZn、反位锌ZnO、间隙氧Oi和间隙锌Zni。
氧空位VO为正电中心，具有负库仑的吸引势，其导带能级向低能移动，进入带隙形成施主能级。
锌空位VZn为负电中心，其价带能级向高能方向移动，进入带隙形成受主能级。
OZn缺陷是O占据Zn 原子位置产生Zn的O反位，它吸引近邻原子的价电子形成负电中心，价带能级进入带隙形成受主缺陷。
而ZnO缺陷是O的Zn反位缺陷而成为正电中心，导带能级进入带隙形成施主缺陷。
间隙锌Zni为正电中心，其导带能级向低能移动，进入带隙形成施主能级，而Oi缺陷态则是价带顶的受主能级。
氧化锌薄膜的光电性能研究
海峡科学
HAI XI A KE XUE
氧化锌薄膜的光电性能研究
பைடு நூலகம்
福建农林大学机电工程学院 吕灵燕
[摘要] 采用溶胶—凝胶法在 I TO 导电玻璃衬底上制备氧化锌（ZnO）薄膜，研究其结构、光学透过率和电学性能。AFM测试 结果表明，ZnO薄膜晶粒尺寸随退火温度的提高而增大。薄膜的光学透过率曲线显示，在大于 400nm的波段，ZnO的透过率比 较高，而其禁带宽度约为 3. 25ev。在相同的电压下，ZnO薄膜产生的电流大小随着退火温度的提高，先增强后减弱，在 550℃ 时达到最大。 [关键词] 退火温度 ZnO薄膜 光学透过率
配制好的 ZnO 前驱体溶液旋转涂覆于 ITO 玻璃基片上， 匀胶速度约 2500 rpm，时间为 30s。每涂一层后都将湿膜放 在加热台上以 300℃的温度热烤 5min，以除去有机物。重复 甩膜—烤胶的步骤 5 次，达到所需的薄膜厚度，最后将所得 的 ZnO 薄膜放入扩散炉中进行退火处理。ZnO 薄膜的退火温 度分别为 500℃，550℃，600℃和 650℃，并保温 1h，然后 随炉自然降温。
ZnO 材料的宽带隙和高激子结合能，使其在光电领域有 独特的优势。首先，宽带隙使 ZnO 在可见光波段(400~800nm) 有高达 80%的光学透过率，掺杂 Al3+的 ZnO 薄膜，即 ZnO： Al（ZAO），是一种具有优异光学特性和电学特性的透明导 电薄膜 [2]。ZnO 材料高激子结合能使其在室温下的受激辐射 能在较低阈值出现，是一种理想的紫外光发射材料[3]，其在 应用方面的突出热点是制备激光器(LDs)和 ZnO 基发光二极 管(LEDs) 等光电 器件 [4] 。其 次，ZnO 高熔点 的物 理特 性 (1975℃)，使其具有很好的热化学稳定性。ZnO 薄膜可在低 于 600℃下获得，有利于降低设备成本，抑制固体外扩散， 可大大减少高温制备条件下产生的缺陷，提高薄膜质量。再 次，ZnO 器件制备工艺可与硅平面集成电路工艺相容。第四， ZnO 是至今为止Ⅱ-Ⅵ族半导体材料中最硬的一种，可以避免 像其它Ⅱ-Ⅵ族材料在光发射器件应用中出现的增殖现象。因 此，研究 ZnO 材料的光电性能对于探索新型的光电器件将会 是很有意义的工作[5-9]。本实验在 ITO 导电玻璃衬底上制备了 不同温度退火的 ZnO 薄膜，并研究其结构和光学透过率以及 电学方面的特性。
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ZnO薄膜的应用
压电传感器
所示ZnO压电薄膜表面 微机械传感器示意图。这种 新结构的器件既充分发挥了 表面微机械加工技术的优点, 又可利用ZnO材料的多功能 特性，与用体微机械技术制 作的集成化ZnO器件相比,可 大大简化其制作工艺和减小 器件尺寸,为研制集成ZnO薄 膜器件提供了一种有效的手 段。
空穴旋转，与氢原子类似。
ZnO的光致发光谱通常有紫外发射带和可见光发射带。紫外发射
带是来自于近带边的发射，是由于激子的复合。可见光发射带通常
与缺陷或杂质有关的深能级有关。
ZnO薄膜简介
ZnO薄膜主要用于太阳能电池，它与之前所 用的氧化铟锡( ITO) 和二氧化锡透明导电薄膜 相比，具有生产成本低，无毒，稳定性高( 特 别是在氢等离子体中) ， 对促进廉价太阳电池 的发展具有重要意义 。
ZnO薄膜的应用
湿度传感器
右图为ZnO薄膜湿 度传感器的结构示意 图。它是在陶瓷、玻 璃等绝缘基片上形成 一对叉指的检测电极， 再在叉指电极上部覆 盖用作湿敏元件的 ZnO薄膜。
ZnO薄膜湿度传感器的结构
ZnO薄膜的应用
ZnO镀膜光纤传感器
右图所示为ZnO镀膜 光纤传感器的几何结构， 其中的压电层为氧化锌 镀膜层，当内电极层和 外电极层之间的电压发 生变化时，光纤内产生 振荡声波，使得光纤的 折射率改变，在有光信 号通过时，其相位发生 变化，其本质是一种声 光谐振器。
ZnO薄膜的光电性质
纯净的理想化学配比的ZnO由于带隙较宽，是绝缘体，而不是 半导体，但是由于本身的缺陷，如氧空位、锌填隙等施主缺陷，使 其常常表现出N型导电。 在ZnO晶体的空位形成过程中，由于形成氧空位所需的能量比形 成锌空位所需的能量小，因此，在室温下ZnO材料通常是氧空位， 而不是锌空位。而氧空位产生了2价施主，使其表现出N型导电。同 时根据自补偿原理，氧空位的浓度和氧填隙的浓度之积是常数，当 氧空位的浓度很大时，氧填隙的浓度很小。锌空位的浓度较小，而 锌填隙的浓度则较大，因此，当在ZnO的晶体中氧空位占主导时， 表现出N型导电。
压电薄膜传感器示意图
ZnO薄膜的应用
近年来，短波长激光器成为半导体 激光器研究的一个热点。如ZnSe基量 子阱激光器。但是寿命较短，要进一 步提高，难度很大。主要是在于ZnSe 是一种离子性很强的晶体，容易产生 损伤，在受激发射运行时，容易因温 度的升高而造成缺陷的大量增加。ZnO 是短波长发光器件材料，可以制作ZnO 基发光二极管，并实现了同质结构 P．I．N结的室温紫外电致发光，在室 温下观察到从紫光到绿光的电致发光。
量子效应
电致发光 光致发光
透明导电膜
电极
电极修饰
增透膜 保护膜
薄膜太阳能电池
增加光吸收 增加光出射
ZnO薄膜简介
极性较强的半导体材料，由于导带自由电子和价带自由
空穴之间的库仑作用，使它们束缚在一起构成激子，在半
导体材料可以自由移动的叫做自由激子。由于电子的有效 质量小于空穴的有效质量，自由激子的结构中，电子围绕
ZnO薄膜简介 薄膜的光电性质
ZnO高熔点的物理特性，具 有很好的热化学稳定（1975℃）。 ZnO薄膜可在低于600℃下获得， 有利于降低设备成本，可O是至今为止Ⅱ-Ⅵ族半导体 材料中最硬的一种，机械性能优 良。
ZnO薄膜简介 薄膜的光电性质
Worldwide consumption of zinc oxide
ZnO薄膜的应用
ZnO晶体结构和光电特性，在光显示、光照明、光存储以及光探 测等领域具有诱人的应用前景：
ZnO薄膜的应用
ZnO由于它的直接带宽禁带3.37ev， 紫外强烈吸收，可见光范围可以透 过，因此,在可见光区具有很高的透 过率，可以制备透明导电薄膜。Al 掺杂ZnO薄膜的电阻率较低10.4Qcm， 可见光透过率高大于80％，有的甚 至大于90％。因为它的原料丰富， 成本低廉，Al掺杂的ZnO薄膜将会成 为ITO薄膜的替代品。 ZnO薄膜是透明导带薄膜，在可 见光波长范围内的透过率达90％。 是太阳能电池的透明电极和窗口材 料。
因此在可见光波段( 400nm－800nm) ZnO的透
射率很高。
此外， ZnO的一个突出特点是具有高60meV
的激子束缚能，使激子在室温稳定存在，能够
实现高效的室温激子复合发光。
ZnO薄膜简介
ZnO的可见紫外吸收光谱
ZnO薄膜简介 ZnO在我们可能涉及领域的应用
发光材料
宽禁带 蓝绿、蓝紫、紫外LED 白光LED、OLED 柔性OLED等发光器件 OPB，复合OPB TFT LED、OLED等 阳极 阴极
ZnO薄膜在各种温度下的沉积和退火样品的光透射光谱
光电性质的影响因素
结论：
1.退火处理可以改善ZnO膜的形貌，从AFM和SEM图像显而易 见。氧化锌薄膜在可见波长范围内有高达85％的光透射。 2. XRD结果表明该膜是（002），（101）和（102）方向的优先 取向的多晶，但是退火温度增加到400℃以上，（002）方向更显 着。因为退火处理的ZnO薄膜显示出良好的结构和光学性能 是因为其具有更光滑的表面。 3.基于结果，可以得出结论ZnO薄膜适用于太阳能电池应用，在 退火时应该将带隙调节到合适的值。 4 .除180℃沉积温度下制备的样品以外，其他温度下制备的ZnO 薄膜在可见光区域的透过率均接近甚至高于80％ 。
ZnO薄膜简介
ZnO薄膜简介
ZnO薄膜简介
优点：设备简单，操作简单，容易掺杂， 可以制备大面积的薄膜，成本低。 缺点：燃烧不完全会残留炭，以及化学原 料中引入的。
硝酸锌、乙酸锌等为锌源，异丙醇、甲醇、乙 二醇等作为溶剂，单乙醇胺等作为稳定剂。
ZnO薄膜简介
ZnO薄膜简介 薄膜的光电性质
宽带隙使ZnO在可见光波段 (400~800nm)有高达80%的光学透过 率，ZnO材料高激子结合能使其在 室温下的受激辐射能在较低阈值出 现，是一种理想的紫外光发射材料。
ZnO薄膜的光电性质
蒸发铝膜、导电漆膜、印制电路板铜箔膜等薄膜状 导电材料，衡量它们厚度的最好方法就是测试它们的方 阻。什么是方阻呢？方阻就是方块电阻，指一个正方形 的薄膜导电材料边到边之间的电阻，如图所示，即B边 到C边的电阻值。方块电阻有一个特性，即任意大小的 正方形边到边的电阻都是一样的，不管边长是1米还是 0.1米，它们的方阻都是一样，这样方阻仅与导电膜的厚 度等因素有关。
ZnO镀膜光纤传感器的几何结构
THANK YOU
2017.2.25
姜鹏峰 16722159
2017.2.24
目录
ZnO薄膜简介
ZnO薄膜的光电性质 光电性质的影响因素
ZnO薄膜的应用
ZnO薄膜简介
Z n O晶体结构
其晶体的空间结构中，每个Zn ZnO薄膜的截面FE—SEM图， 原子和四个O原子按四面体排布。
ZnO薄膜简介
氧化锌是宽禁带半导体材料，室温下的禁
带宽度约3.3eV ，大于可见光的光子能3.10eV ，
光电性质的影响因素
退火温度
沉积温度
温度能对反应分子起到活化作用,对形成良好的晶体有 很大的影响。用改进的CVD法制备ZnO薄膜, 要SiO2表面从 390℃到550℃不同条件下沉积ZnO薄膜, 均能得到C轴取向
一致的ZnO薄膜,但温度不同, 其取向度不同,衬底温度为
550℃时, 结晶状况最好。
极性较强的半导体材料，由于导带自由电子和价带自由 空穴之间的库仑作用，使它们束缚在一起构成激子，在半
导体材料可以自由移动的叫做自由激子。由于电子的有效
质量小于空穴的有效质量，自由激子的结构中，电子围绕 空穴旋转，与氢原子类似。
ZnO的光致发光谱通常有紫外发射带和可见光发射带。紫外发射 带是来自于近带边的发射，是由于激子的复合。可见光发射带通常
与缺陷或杂质有关的深能级有关。
ZnO薄膜的光电性质
为分析ZnO薄膜的综合光电特性，引入品质因 子作为量化ZnO薄膜综合光电特性的指标：
式中FTC ,RS,T 分别为样品的品质因子，方块电 阻,透光率。其中Ｔ的取值为样品在360 ~ 960 nm波长范围内的平均透光率。FTC的值越大,样 品的综合性能越好 .
ZnO薄膜的应用
Because of its diverse properties, both chemical and physical, zinc oxide is widely used in many areas. It plays an important role in a very wide range of applications, ranging from tyres to ceramics,from pharmaceuticals to agriculture, and from paints to chemicals.